Problemas ambientais relacionados às emissões de CO2, ao aquecimento global e à mudança climática têm impulsionado o desenvolvimento de tecnologias capazes de reduzir os níveis de dióxido de carbono na atmosfera, oriundos principalmente da queima de combustíveis fósseis. Uma das soluções mais promissoras para esse problema é a captura de CO2 através de membranas inorgânicas, que consistem em um composto condutor de íons, sendo um deles o íon carbonato.
Em razão dessa demanda, o artigo “Tape-casting and freeze-drying gadolinia-doped ceria composite membranes for carbon dioxide permeation”, recém publicado no periódico Journal of Membrane Science e parcialmente desenvolvido no Forschungszentrum Jülich, na Alemanha, durante o período de estágio de Sabrina G. M. Carvalho, buscou produzir membranas mais finas e eficientes utilizando a técnica de tape casting e com estrutura de poros alinhadas por freeze-drying.
A pós-doutoranda do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN – USP), conta que, na Alemanha, foram produzidas membranas cerâmicas porosas utilizando as duas técnicas já citadas, sendo que o processo de preparação de amostras por tape casting consiste em preparar uma slurry (solução pastosa) e transformá-la em um filme fino de espessura controlável com o auxílio de uma lâmina niveladora, enquanto que o processo de freeze-drying, por sua vez, equivale a preparar uma slurry, colocá-la em um molde e congelar a solução rapidamente de modo que o solvente utilizado forme cristais orientados que, após a sua sublimação (ou secagem), deixe poros no local.
A porosidade das amostras foi, em seguida, caracterizada por microscopia de varredura por sonda e, em seguida, as membranas foram infiltradas com uma mistura eutética de carbonato alcalino, para, a partir disso, serem realizadas medidas de permeação gasosa para análise da eficiência das membranas produzidas por cada uma das técnicas.
Após retornar ao Brasil, Carvalho conta que a microestrutura das membranas foi analisada por microscopia eletrônica de varredura e o estudo do comportamento elétrico para caracterização da condutividade iônica foi efetuado por espectroscopia de impedância eletroquímica. “Os resultados do estudo apontaram as membranas produzidas por freeze-drying como aquelas que apresentaram uma estrutura alinhada de poros, o que proporcionou uma maior condutividade da fase cerâmica e, consequentemente, uma permeabilidade de CO2 superior aos valores reportados por outros estudos”, explica a pesquisadora bolsista do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE).
Carvalho acrescenta que no momento o grupo de pesquisadores está aplicando o conhecimento adquirido no estágio no exterior para a produção das membranas, pelas mesmas técnicas, no laboratório aqui no Brasil. O projeto de pesquisa, que aborda centralmente o desenvolvimento de membranas compósitas mais eficientes para permeação e captura de CO2, está sendo desenvolvido no IPEN – USP e conta com a participação dos pesquisadores, Eliana N.S. Muccillo e Reginaldo Muccillo, ambos integrantes do CDMF.
Também contribuíram com a execução do estudo publicado os pesquisadores, Fabio C. Fonseca, Michael Müller, Falk Schulze-Küppers, Stefan Baumann, Wilhelm A. Meulenberg, Olivier Guillon.
O artigo pode ser acessado no repositório do CDMF clicando AQUI.
CDMF
O CDMF é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), e recebe também investimento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a partir do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN).
